橡胶配方设计PPT课件
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4. 符合生产使用要求的质量配方称为生产配方，取炼 胶机的装胶量Q除以基本配方总质量即得换算系数， 乘以基本配方中各组分的质量份，即得实际用量。 9
举例：摩托车胎配方：采用密炼机炼胶，总装胶量为40kg
配合剂 质量份数 质量百分数 生产配方 密度 价格
NR
60
SBR
40
ZnO
5
SA
2
促CZ
1
促M
1
防老4010NA 1.5
防RD
1.5
N330
50
CaCO3
25
机油
5
固马隆
6
S
2
合计
200
30 20 2.5
1 0.5 0.5 0.75 0.75 25 12.5 2.5 3
1 100
12kg
0.92 20
8kg
0.95 15
1kg
5.57 15
400g 0.92 10
200g 1.32 20
200g 1.42 25
14
3）压延：利用压延机将混炼胶或与 纺织物、钢丝等骨架材料通过压 片、压型、贴合、擦胶、贴胶等 操作制成一定规格的半成品的过 程。
4）压出：利用挤出机将混炼胶通过 口型压出各种断面半成品的过程， 如内胎、胎面、胶管等。
5）硫化：橡胶加工的最后一道工序， 通过一定的温度、压力和时间后， 使橡胶大分子由塑性状态转变为 网状弹性状态的过程。
橡胶配方设计 Rubber Formula Design
肖建斌
高分子科学与工程学院, 青岛科技大学
Key Lab of Rubber-Plastics (Qingdao University of Science and Technology)
1
Ministry of Education, China
8
四、橡胶配方的组成及表示方法
橡胶配方简单地说，就是表示生胶和配合剂用量 配比表。表示方法：
1. 质量份数表示：以生胶分数为100，其余配合剂相 应质量份数表示。
2. 质量百分数：以混炼胶料总质量为100，生胶和配 合剂所占比例数来表示。
3. 体积百分数表示：即以胶料的总体积为100%，将 基本配方中生胶及各种配合剂的重量分数分别除以各 自的相对密度，求出体积份数。
防护体系：加入防老剂，延缓橡胶的老化，提高制 品的使用寿命。
增塑体系：降低制品硬度和混炼胶的粘度，改善加 工工艺性能。
加工及功能助剂：改善胶料的加工和物理性能。 13
2、橡胶加工工序
1）塑炼：降低生胶的分子量，增加塑性，提高流 动性和可加工性。
2）混炼：采用开炼机或密炼机使生胶与配方中各 个组分混合均匀，制成混炼胶。
300g 1.17 28
300g 1.02 18
10kg 1.8
8
5kg 2.6
1
1kg 0.93 5
1.2kg 1.06
6
400g 2.05
3
40kg
作业：求出混炼胶的含胶率、密度和成本 10
生产配方组成：
1) 胶料用途 2) 胶料的名称及代号，生胶及各种配合
剂的用量 3) 合计（计算密度、含胶率、成本） 4) 工艺条件 5) 物理机械性能
S 无机填料
矿物油
Biblioteka Baidu
100/0
5 3 0.5 1/1 1 50 5 2.25 ？ ？
测试项目
ML1+4100℃ 150℃硫化仪,t10，min 150℃硫化仪,t90 ，min
硬度，邵A 拉伸强度，MPa 拉断伸长率，% 100%定伸应力，MPa 300%定伸应力，MPa 扯断永久变形，% 撕裂强度，KN/m
15
未硫化橡胶加工性能的测定
1、 混炼胶的流动性
(1) 可塑度：P=(h0-h2)/(h0+h1), 0< P<1
一、橡胶配方设计，就是根据橡胶产品的性能要
求和工艺条件合理选用原材料，确定各种原材料 的用量配比关系，使得胶料的物性、工艺性和成 本三者取得最佳平衡。
物理机械性能
工艺性
成本 6
二、橡胶配方设计特点
1．橡胶配方设计是多因素的问题; 2．橡胶配合剂种类及用量影响力不同的问题; 3．橡胶配方中各种原材料之间的交互作用强烈; 4．工艺因素有时对橡胶配方设计起决定性作用; 5．橡胶配方设计中尽力排除试验误差; 6．配方经验规律与统计数学相结合。
7
三、橡胶配方设计的原则与程序
1、原则：
配方设计人员应用理论知识，用最少的物质消 耗，最短的时间，最少的工作量，通过科学的橡 胶配方设计方法，掌握原材料配合的内在规律， 设计出实用配方，使制品的性能、成本和工艺可 行性等方面取得最佳的综合平衡。
2、程序：
基础配方：原材料试验鉴定 性能配方：针对性能指标制定的配方 实用配方：经验证符合要求的配方 生产配方：投入生产使用的配方
4
目的和要求：
• 了解橡胶配方设计的定义、特点。
• 掌握配方设计的原则和表示方法。
• 学会计算材料的含胶率、密度、成本。
• 了解橡胶产品的种类、结构，对橡胶制品的使用 条件和加工条件有所了解。
• 掌握原材料的特性及配合规律。
• 掌握胶料加工及物性检测方法及数值大小对性能 的影响。
5
一 、 橡胶配方设计的定义
橡胶配方设计课程目的及意义：
理论指导
橡胶配方设计
实践应用
• 提高橡胶制品的质量； • 改善加工工艺； • 配合体系的生产及应用研究； • 橡胶加工设备及测试仪器； • 成本分析； • 计算机建模预测性能等。
2
原材料
组分
NR/SBR
ZnO 硬脂酸 石蜡 防RD/4010NA 促进剂CZ
HAF 机油
11
五、橡胶配方设计影响因素
• 原材料应用 • 加工工艺 • 使用性能 • 产品结构
12
1、 原材料应用
生胶（高聚物单用或并用）：母体材料或基体材料
硫化体系：与橡胶大分子起化学作用，使橡胶由线 型大分子变为三维网状结构，提高橡胶性能、 稳定形态的体系。
补强填充体系：在橡胶中加入炭黑等补强剂或其它 填充剂，提高其力学性能，改善工艺性能，或 者降低制品成本。
弹性/% 磨耗体积，cm3/1.61km
1# 51
2:51
12:25 71 26.4 526 2.96 14 19 98 46
0.1735
第一章 橡胶配方设计的基本概念（4学时） 第二章 橡胶配方设计原理（14学时）
第一节 橡胶配方设计与硫化胶物性的关系 第二节 橡胶配方设计与工艺性能的关系 第三节 橡胶配方设计与成本的关系 第三章 特种橡胶与功能性橡胶配方设计（6学时) 第四章 配方设计优化方法（6学时) 第一节 单因素变量设计 第二节 多因素变量设计 第五章 橡胶制品配方设计要点（2学时)
举例：摩托车胎配方：采用密炼机炼胶，总装胶量为40kg
配合剂 质量份数 质量百分数 生产配方 密度 价格
NR
60
SBR
40
ZnO
5
SA
2
促CZ
1
促M
1
防老4010NA 1.5
防RD
1.5
N330
50
CaCO3
25
机油
5
固马隆
6
S
2
合计
200
30 20 2.5
1 0.5 0.5 0.75 0.75 25 12.5 2.5 3
1 100
12kg
0.92 20
8kg
0.95 15
1kg
5.57 15
400g 0.92 10
200g 1.32 20
200g 1.42 25
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3）压延：利用压延机将混炼胶或与 纺织物、钢丝等骨架材料通过压 片、压型、贴合、擦胶、贴胶等 操作制成一定规格的半成品的过 程。
4）压出：利用挤出机将混炼胶通过 口型压出各种断面半成品的过程， 如内胎、胎面、胶管等。
5）硫化：橡胶加工的最后一道工序， 通过一定的温度、压力和时间后， 使橡胶大分子由塑性状态转变为 网状弹性状态的过程。
橡胶配方设计 Rubber Formula Design
肖建斌
高分子科学与工程学院, 青岛科技大学
Key Lab of Rubber-Plastics (Qingdao University of Science and Technology)
1
Ministry of Education, China
8
四、橡胶配方的组成及表示方法
橡胶配方简单地说，就是表示生胶和配合剂用量 配比表。表示方法：
1. 质量份数表示：以生胶分数为100，其余配合剂相 应质量份数表示。
2. 质量百分数：以混炼胶料总质量为100，生胶和配 合剂所占比例数来表示。
3. 体积百分数表示：即以胶料的总体积为100%，将 基本配方中生胶及各种配合剂的重量分数分别除以各 自的相对密度，求出体积份数。
防护体系：加入防老剂，延缓橡胶的老化，提高制 品的使用寿命。
增塑体系：降低制品硬度和混炼胶的粘度，改善加 工工艺性能。
加工及功能助剂：改善胶料的加工和物理性能。 13
2、橡胶加工工序
1）塑炼：降低生胶的分子量，增加塑性，提高流 动性和可加工性。
2）混炼：采用开炼机或密炼机使生胶与配方中各 个组分混合均匀，制成混炼胶。
300g 1.17 28
300g 1.02 18
10kg 1.8
8
5kg 2.6
1
1kg 0.93 5
1.2kg 1.06
6
400g 2.05
3
40kg
作业：求出混炼胶的含胶率、密度和成本 10
生产配方组成：
1) 胶料用途 2) 胶料的名称及代号，生胶及各种配合
剂的用量 3) 合计（计算密度、含胶率、成本） 4) 工艺条件 5) 物理机械性能
S 无机填料
矿物油
Biblioteka Baidu
100/0
5 3 0.5 1/1 1 50 5 2.25 ？ ？
测试项目
ML1+4100℃ 150℃硫化仪,t10，min 150℃硫化仪,t90 ，min
硬度，邵A 拉伸强度，MPa 拉断伸长率，% 100%定伸应力，MPa 300%定伸应力，MPa 扯断永久变形，% 撕裂强度，KN/m
15
未硫化橡胶加工性能的测定
1、 混炼胶的流动性
(1) 可塑度：P=(h0-h2)/(h0+h1), 0< P<1
一、橡胶配方设计，就是根据橡胶产品的性能要
求和工艺条件合理选用原材料，确定各种原材料 的用量配比关系，使得胶料的物性、工艺性和成 本三者取得最佳平衡。
物理机械性能
工艺性
成本 6
二、橡胶配方设计特点
1．橡胶配方设计是多因素的问题; 2．橡胶配合剂种类及用量影响力不同的问题; 3．橡胶配方中各种原材料之间的交互作用强烈; 4．工艺因素有时对橡胶配方设计起决定性作用; 5．橡胶配方设计中尽力排除试验误差; 6．配方经验规律与统计数学相结合。
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三、橡胶配方设计的原则与程序
1、原则：
配方设计人员应用理论知识，用最少的物质消 耗，最短的时间，最少的工作量，通过科学的橡 胶配方设计方法，掌握原材料配合的内在规律， 设计出实用配方，使制品的性能、成本和工艺可 行性等方面取得最佳的综合平衡。
2、程序：
基础配方：原材料试验鉴定 性能配方：针对性能指标制定的配方 实用配方：经验证符合要求的配方 生产配方：投入生产使用的配方
4
目的和要求：
• 了解橡胶配方设计的定义、特点。
• 掌握配方设计的原则和表示方法。
• 学会计算材料的含胶率、密度、成本。
• 了解橡胶产品的种类、结构，对橡胶制品的使用 条件和加工条件有所了解。
• 掌握原材料的特性及配合规律。
• 掌握胶料加工及物性检测方法及数值大小对性能 的影响。
5
一 、 橡胶配方设计的定义
橡胶配方设计课程目的及意义：
理论指导
橡胶配方设计
实践应用
• 提高橡胶制品的质量； • 改善加工工艺； • 配合体系的生产及应用研究； • 橡胶加工设备及测试仪器； • 成本分析； • 计算机建模预测性能等。
2
原材料
组分
NR/SBR
ZnO 硬脂酸 石蜡 防RD/4010NA 促进剂CZ
HAF 机油
11
五、橡胶配方设计影响因素
• 原材料应用 • 加工工艺 • 使用性能 • 产品结构
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1、 原材料应用
生胶（高聚物单用或并用）：母体材料或基体材料
硫化体系：与橡胶大分子起化学作用，使橡胶由线 型大分子变为三维网状结构，提高橡胶性能、 稳定形态的体系。
补强填充体系：在橡胶中加入炭黑等补强剂或其它 填充剂，提高其力学性能，改善工艺性能，或 者降低制品成本。
弹性/% 磨耗体积，cm3/1.61km
1# 51
2:51
12:25 71 26.4 526 2.96 14 19 98 46
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第一章 橡胶配方设计的基本概念（4学时） 第二章 橡胶配方设计原理（14学时）
第一节 橡胶配方设计与硫化胶物性的关系 第二节 橡胶配方设计与工艺性能的关系 第三节 橡胶配方设计与成本的关系 第三章 特种橡胶与功能性橡胶配方设计（6学时) 第四章 配方设计优化方法（6学时) 第一节 单因素变量设计 第二节 多因素变量设计 第五章 橡胶制品配方设计要点（2学时)